पेल्टन टर्बाइनचे विहंगावलोकन आणि डिझाइन तत्त्वे

पेल्टन टर्बाइन (ज्याचे भाषांतर पेल्टन वॉटरव्हील किंवा बोर्डेन टर्बाइन, इंग्रजी: पेल्टन व्हील किंवा पेल्टन टर्बाइन) ही एक प्रकारची इम्पॅक्ट टर्बाइन आहे, जी अमेरिकन शोधक लेस्टर डब्ल्यू यांनी विकसित केली होती. अॅलन पेल्टन यांनी विकसित केली. पेल्टन टर्बाइन पाण्याचा वापर करून वाहतात आणि ऊर्जा मिळविण्यासाठी वॉटरव्हीलवर आदळतात, जी पाण्याच्या वजनाने चालणाऱ्या पारंपारिक अपवर्ड-इंजेक्शन वॉटरव्हीलपेक्षा वेगळी आहे. पेल्टनची रचना प्रकाशित होण्यापूर्वी, इम्पिंगमेंट टर्बाइनच्या अनेक वेगवेगळ्या आवृत्त्या अस्तित्वात होत्या, परंतु त्या पेल्टनच्या डिझाइनपेक्षा कमी कार्यक्षम होत्या. पाणी वॉटरव्हीलमधून बाहेर पडल्यानंतर, पाण्याचा वेग सामान्यतः अजूनही असतो, ज्यामुळे वॉटरव्हीलची गतिज ऊर्जा जास्त वाया जाते. पेल्टनची पॅडल भूमिती अशी आहे की वॉटर जेटच्या अर्ध्या वेगाने धावल्यानंतर इम्पेलर इम्पेलरला अगदी कमी वेगाने सोडतो; म्हणून, पेल्टनची रचना जवळजवळ पूर्णपणे पाण्याची इम्पॅक्ट एनर्जी कॅप्चर करते, जेणेकरून त्यात उच्च-कार्यक्षमता असलेले वॉटर टर्बाइन असते.

उच्च-कार्यक्षमतेचा हाय-स्पीड पाण्याचा प्रवाह पाइपलाइनमध्ये प्रवेश केल्यानंतर, मजबूत पाण्याचा स्तंभ सुईच्या व्हॉल्व्हमधून फिरत्या चाकावरील बादलीच्या आकाराच्या पंख्याच्या ब्लेडकडे निर्देशित केला जातो जेणेकरून ते चालते. याला इंपिंजमेंट फॅन ब्लेड असेही म्हणतात, ते ड्रायव्हिंग व्हीलच्या परिघाभोवती असतात आणि त्यांना एकत्रितपणे ड्रायव्हिंग व्हील म्हणतात. (तपशीलांसाठी फोटो पहा, विंटेज पेल्टन टर्बाइन). पाण्याचा जेट फॅन ब्लेडवर आदळत असताना, बादलीच्या आकारामुळे पाण्याची प्रवाहाची दिशा बदलेल. पाण्याच्या आघाताची शक्ती पाण्याच्या बादलीवर आणि फिरत्या चाक प्रणालीवर एक क्षण लागू करेल आणि हलत्या चाकाला फिरवण्यासाठी याचा वापर करेल; पाण्याची प्रवाह दिशा स्वतः "अपरिवर्तनीय" आहे, आणि पाण्याचा प्रवाह आउटलेट पाण्याच्या बादलीच्या बाहेर सेट केला जातो आणि पाण्याच्या प्रवाहाचा प्रवाह दर खूप कमी वेगाने खाली येईल. या प्रक्रियेदरम्यान, द्रव जेटचा संवेग हलत्या चाकावर आणि तेथून पाण्याच्या टर्बाइनवर हस्तांतरित केला जाईल. म्हणून "शॉक" खरोखरच टर्बाइनसाठी काम करू शकतो. टर्बाइनच्या कामाची शक्ती आणि कार्यक्षमता जास्तीत जास्त वाढवण्यासाठी, रोटर आणि टर्बाइन सिस्टीमची रचना अशा प्रकारे केली आहे की बकेटवरील द्रव जेटचा वेग दुप्पट होईल. आणि द्रव जेटच्या मूळ गतिज उर्जेचा खूप कमी भाग पाण्यात राहील, ज्यामुळे बादली रिकामी होईल आणि त्याच वेगाने भरली जाईल (मास संवर्धन पहा), जेणेकरून उच्च-दाब इनपुट द्रव व्यत्ययाशिवाय इंजेक्ट होत राहील. कोणतीही ऊर्जा वाया घालवण्याची आवश्यकता नाही. सहसा, रोटरवर दोन बादल्या शेजारी बसवल्या जातील, ज्यामुळे पाण्याचा प्रवाह जेटिंगसाठी दोन समान पाईपमध्ये विभाजित होऊ शकेल (चित्र पहा). हे कॉन्फिगरेशन रोटरवरील साइड लोड फोर्स संतुलित करते आणि गुळगुळीतपणा सुनिश्चित करण्यास मदत करते, तर द्रव जेटमधून गतिज ऊर्जा देखील हायड्रो टर्बाइन रोटरमध्ये हस्तांतरित केली जाते.

पाणी आणि बहुतेक द्रवपदार्थ जवळजवळ अदृश्य असल्याने, द्रव टर्बाइनमध्ये प्रवेश केल्यानंतर पहिल्या टप्प्यात जवळजवळ सर्व उपलब्ध ऊर्जा हस्तगत केली जाते. दुसरीकडे, पेल्टन टर्बाइनमध्ये फक्त एकच हालचाल करणारा चाक विभाग असतो, जो संकुचित द्रवांवर चालणाऱ्या गॅस टर्बाइनपेक्षा वेगळा असतो.

व्यावहारिक उपयोग पेल्टन टर्बाइन हे जलविद्युत निर्मितीसाठी सर्वोत्तम प्रकारच्या टर्बाइनपैकी एक आहेत आणि उपलब्ध पाण्याच्या स्रोताची उंची खूप जास्त आणि प्रवाह दर कमी असताना वातावरणासाठी सर्वात योग्य प्रकारचे टर्बाइन आहेत. प्रभावी. म्हणून, उच्च दाब आणि कमी प्रवाहाच्या वातावरणात, पेल्टन टर्बाइन सर्वात प्रभावी आहे, जरी ते दोन प्रवाहांमध्ये विभागले असले तरी, सिद्धांतानुसार त्यात समान ऊर्जा असते. तसेच, दोन इंजेक्शन प्रवाहांसाठी वापरले जाणारे नळ तुलनात्मक दर्जाचे असले पाहिजेत, ज्यापैकी एक लांब पातळ ट्यूब आणि दुसरी लहान रुंद ट्यूब आवश्यक आहे. पेल्टन टर्बाइन सर्व आकारांच्या ठिकाणी स्थापित केले जाऊ शकतात. टन वर्गात हायड्रॉलिक वर्टिकल शाफ्ट पेल्टन टर्बाइन असलेले जलविद्युत प्रकल्प आधीच आहेत. त्याचे सर्वात मोठे इंस्टॉलेशन युनिट 200 मेगावॅट पर्यंत असू शकते. दुसरीकडे, सर्वात लहान पेल्टन टर्बाइन फक्त काही इंच रुंद आहेत आणि प्रति मिनिट फक्त काही गॅलन वाहणाऱ्या प्रवाहांमधून ऊर्जा काढण्यासाठी वापरल्या जाऊ शकतात. काही घरगुती प्लंबिंग सिस्टम पाणी वितरणासाठी पेल्टन-प्रकारच्या वॉटरव्हील्सचा वापर करतात. या लहान पेल्टन टर्बाइनचा वापर लक्षणीय वीज निर्मितीसाठी ३० फूट (९.१ मीटर) किंवा त्याहून अधिक उंचीवर करण्याची शिफारस केली जाते. सध्या, पाण्याचा प्रवाह आणि डिझाइननुसार, पेल्टन टर्बाइनच्या स्थापनेच्या जागेची उंची ४९ ते ५,९०५ फूट (१४.९ ते १,७९९.८ मीटर) या श्रेणीत असणे शक्य आहे, परंतु सध्या कोणतीही सैद्धांतिक मर्यादा नाही.